CN106840101B - 一种新型光学水准器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测绘设备领域。目的在于提供一种新型光学水准器。本发明所采用的技术方案是：一种新型光学水准器，包括连接头和重锤块，连接头通过连接组件与测绘支架连接。连接头由同轴设置的呈圆盘状的上段和呈圆柱形的下段构成。连接头下段的内部沿轴向设置通孔，通孔内设置打点光束发射器，打点光束发射器的发射方向与通孔的轴向一致。连接头下段的下端设置三个第一连接件。重锤块的中心设置光通道，光通道上段的下端设置凹透镜，光通道下段设置凸透镜。打点光束发射器发射的集束光依次经凹透镜放大和凸透镜导向后可在重锤块下方形成放大的光斑。本发明利于测绘人员观测且结构简单、使用非常方便。

Description

一种新型光学水准器

技术领域

本发明涉及测绘设备领域,具体涉及一种新型光学水准器。

背景技术

测绘仪器就是为测绘作业设计制造的用作数据采集、处理、输出等的仪器和装置。主要包括经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪、全球定位***(GPS)等，在测绘仪器使用前为了提高测量精度需要进行对中整平，就是将仪器中心对准测站点，然后使测绘仪器保持在水平状态。圆形水准器是整体呈圆盘状的气泡水准器，气泡水准器通常直接设置在支架安装台上(也就是对中杆的顶端)，用于对安装测绘仪器的安装平面是否处于水平状态进行判断。通常工作人员直接将测绘仪器架设在支架顶端，一边观察设置在支架顶端的圆形水准器，一边调节支架的支撑腿升降。当直到圆形水准器的气泡位于圆盘正中，则说明测绘仪器已调整至水平。

但这样的做法存在巨大的缺陷，一方面由于圆形水准器通常较小，其气泡就更小，不便于测绘人员进行观察，尤其是在光线较差的情况下更看不清楚；另一方面，测绘人员在调整支架的支撑腿时，需要起身观察圆形水准器，又弯腰调整支撑腿，重复多次后才能最终将测绘仪器调整好，费时费力，尤其是支架较高时，该现象更加明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型光学水准器，利于测绘人员观测且结构简单、使用非常方便。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型光学水准器，包括连接头和重锤块，所述连接头通过连接组件与测绘支架连接；所述连接头由同轴设置的呈圆盘状的上段和呈圆柱形的下段构成；连接头下段的内部沿轴向设置通孔，所述通孔内设置打点光束发射器，所述打点光束发射器的发射方向与通孔的轴向一致；所述连接头下段的下端设置三个第一连接件，所述第一连接件绕通孔的口部呈环形均匀分布；

所述重锤块呈圆柱形且上表面设置三个绕重锤块中心呈环形均匀分布的第二连接件，所述三个第一连接件和三个第二连接件通过三根拉绳相互连接；所述重锤块的中心沿轴向设置贯穿重锤块的上小下大的光通道，所述光通道上段的形状和尺寸与打点光束发射器发射的光束相配合；光通道上段的下端设置凹透镜，光通道下段设置凸透镜；所述打点光束发射器发射的集束光依次经凹透镜放大和凸透镜导向后可在重锤块下方形成放大的光斑。

优选的，所述连接组件包括设置在连接头上表面中心的螺纹柱及设置在测绘支架上的与螺纹柱相适配的螺纹孔。

优选的，所述连接组件包括外套管、压紧环及橡胶卡环，所述外套管的轴线与连接头的轴线平行且与连接头上段的一侧固接，所述外套管套设在测绘支架的对中杆外且对中杆和外套管之间设置橡胶卡环，所述橡胶卡环的厚度由上至下逐渐变小；所述外套管外套设压紧环，所述压紧环的下部与外套管的上部螺纹配合，压紧环上部朝对中杆方向弯折且抵压在橡胶卡环上。

优选的，所述通孔和光通道的开口处均适配有橡胶堵块。

优选的，所述光通道的下段还设置有透光玻璃，所述透光玻璃的中心设置有十字中心线。

优选的，所述两个第一连接件之间的距离与拉绳长度的比例小于1:50。

优选的，所述第一连接件和第二连接件为卡壳，所述拉绳的两端分别设置与卡壳相配合的球头。

优选的，所述光通道上段的内壁上设置有光吸收涂层。

优选的,所述光吸收涂层由如下重量份的原料制成：二氧化硅：50-60％,钛白粉：8-10％，桐油:5-8％，石墨粉：8-10％，氧化铜：5-8％，纯酒精：10-20％。

本发明的工作原理为：由于本发明重锤块受到自身重力的影响，始终处于水平状态，其中第一连接件之间的距离越小、拉绳的长度越长，则重锤块越接近水平。同时由于打点光束发射器射出的光束，其截面的形状和尺寸均与光通道的上段相当，打点光束发射器发射的平行的光束从光通道的上段射入后，依次经过凹透镜放大，凸透镜导向后在重锤块下方形成光斑。当光斑的形状与光束截面的形状越接近时，则说明本发明的连接头的轴线越接近竖直状态。

在使用时，本发明通过连接头与测绘支架连接，保持连接头的下段与测绘支架的对中杆平行或同轴，当连接头处于竖直状态时，则说明测绘支架的对中杆整平完成。本发明在对中杆整平时主要分为两个步骤：一是粗略调平，测绘人员通过调整测绘支架各支撑腿的长短对对中杆进行粗略整平，使得打点光束发射器发射的光束可穿过光通道形成光斑。二是精细调整，测绘人员根据光斑的形状对测绘支架的各支撑腿进行精调节，哪一侧的光斑缺失则说明该侧过高，相应降低该侧的支撑腿或升高对侧的支撑腿。

有益效果集中体现在：

1、在进行调整时，测绘人员通过观察重锤块下方的光斑对支撑腿进行调整，无需频繁的弯腰起身，使用非常方便，尤其适合安装在较高的测绘支架上进行使用。

2、打点光束发射器发射的光束经过放大后，在重锤块下方形成一个光斑，由于经过凹透镜放大和凸透镜导向，光斑的面积较大。和传统的圆盘水准器相比，更加的便于观察。尤其是在光线较差的傍晚、夜晚等使用环境下，更加的便于观察。

3、本发明结构简单，能够与目前市面上的各种测绘支架组合使用，通用性极强。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为图2中A部放大图；

图4为一种优选的连接组件的安装示意图；

图5为橡胶堵块的结构示意图；

图6为球头的安装示意图；

图7为一种光斑图案；

图8为第二种光斑图案；

图9为第三种光斑图案。

具体实施方式

一种新型光学水准器，包括连接头1和重锤块2，所述连接头1通过连接组件与测绘支架连接。所述连接头1由同轴设置的呈圆盘状的上段和呈圆柱形的下段构成。连接头1用于与测绘支架进行连接，在连接时，保持连接头1与测绘支架的对中杆15同轴或连接头1的轴线与对中杆15平行，也就是说当连接头1处于竖直状态时，对中杆15也处于竖直状态，从而保证安装在对中杆15顶端的测绘仪器处于水平状态。如图1和2所示，所述的连接组件可以是包括设置在连接头1上表面中心的螺纹柱11及设置在测绘支架上的与螺纹柱11相适配的螺纹孔。连接头1通过螺纹柱11旋入螺纹孔内实现与测绘支架的连接，如图1中所示，螺纹柱11位于连接头1上表面的且同轴设置，这种情况下螺纹孔通常就位于对中杆15的底端。当然，螺纹柱11也可以设置在连接头1的其他位置，只要保证其在与测绘支架连接后，连接头1与测绘支架的对中杆15同轴或连接头1的轴线与对中杆15平行即可。

所述的连接组件还可以是，如图4所示，包括外套管12、压紧环13及橡胶卡环14，所述外套管12的轴线与连接头1的轴线平行且与连接头1上段的一侧固接，在图4中外套管12与连接头1的右侧固接，当然，也可以是左侧、前侧、后侧等。所述外套管12套设在测绘支架的对中杆15外且对中杆15和外套管12之间设置橡胶卡环14，所述橡胶卡环14的厚度由上至下逐渐变小。所述外套管12外套设压紧环13，所述压紧环13的下部与外套管12的上部螺纹配合，压紧环13上部朝对中杆15方向弯折且抵压在橡胶卡环14上。在使用这种连接组件与对中杆15连接时，首先将压紧环13套在对中杆15上，然后再套设橡胶卡环14，最后套设外套管12。测绘人员用手握住外套管12，然后旋转压紧环13，压紧环13在下移的过程中，其上部弯折的部位压迫橡胶卡环14，使橡胶卡环13卡紧在外套管12和对中杆15之间，从而实现外套管12与对中杆15的锁紧。反之，反向旋转压紧环13又可以放松外套管12和对中杆15，使用非常方便。

结合图2和3所示，所述连接头1下段的内部沿轴向设置通孔3，所述通孔3内设置打点光束发射器4，所述打点光束发射器4可发射平行光束，可以是红外线打点光束发射器4,或发射其他有色光的光束发射器，当然，还可以是多种颜色的有色光之间可相互切换，从而适应不同的适应环境，例如：沙地用绿色光，水泥地用红色光等，所述打点光束发射器4通常由纽扣电池供电。所述打点光束发射器4的发射方向与通孔3的轴向一致。所述连接头1下段的下端设置三个第一连接件5，所述第一连接件5绕通孔3的口部呈环形均匀分布。所述重锤块2呈圆柱形且上表面设置三个绕重锤块2中心呈环形均匀分布的第二连接件6，所述三个第一连接件5和三个第二连接件6通过三根拉绳7相互连接。第一连接件5之间的距离越小，则本发明的重锤块2的水平状况越好，理论上当三个第一连接件5汇聚于一点时，重锤块2的水平误差最小，但由于第一连接件5需要环绕通孔3设置，因此，第一连接件5之间虽然距离较短，但仍然会存在一定的距离。为了减少误差，更好的做法是所述两个第一连接件5之间的距离与拉绳7长度的比例小于1:50。也就是说，第一连接件5的间距：拉绳的长度＜1:50，可以是1:100、1:200等。比例越小，则精确度越高。所述第一连接件5、第二连接件6通常为一个钥匙环状的环体，当然，为了便于更换拉绳7,更好的做法是，如图6所示，所述第一连接件5和第二连接件6为卡壳，所述拉绳7的两端分别设置与卡壳相配合的球头。在图6中，卡壳的右侧设置有一根竖向的通槽，中部设置有一个容纳球头的槽口，便于球头取出或放入。

如图2所示，本发明所述重锤块2的中心沿轴向设置贯穿重锤块2的上小下大的光通道8，所述光通道8上段的形状和尺寸与打点光束发射器4发射的光束相配合，所述的相配合也就是说，打点光束发射器4发射的光束形状与光通道8上段的形状相同，而二者的尺寸相当，通常是光通道8上段的尺寸略大于光束。光通道8上段的下端设置凹透镜9，光通道8下段设置凸透镜10。所述打点光束发射器4发射的集束光依次经凹透镜9放大和凸透镜10导向后可在重锤块2下方形成放大的光斑。

由于本发明重锤块2受到自身重力的影响，始终处于水平状态，其中第一连接件5之间的距离越小、拉绳7的长度越长，则重锤块2越接近水平。同时由于打点光束发射器4射出的光束，其截面的形状和尺寸均与光通道8的上段相当，打点光束发射器4发射的平行的光束从光通道8的上段射入后，依次经过凹透镜9放大，凸透镜10导向后在重锤块2下方形成光斑。当光斑的形状与光束截面的形状越接近时，则说明本发明的连接头1的轴线越接近竖直状态。

在使用时，本发明通过连接头1与测绘支架连接，保持连接头1的下段与测绘支架的对中杆15平行或同轴，当连接头1处于竖直状态时，则说明测绘支架的对中杆15整平完成。本发明在对中杆15整平时主要分为两个步骤：一是粗略调整，测绘人员通过调整测绘支架各支撑腿的长短对对中杆15进行粗略整平，使得打点光束发射器4发射的光束可穿过光通道形成光斑。二是精细调整，测绘人员根据光斑的形状对测绘支架的各支撑腿进行精调节，哪一侧的光斑缺失则说明该侧过高，相应降低该侧的支撑腿或升高对侧的支撑腿。此处以光束的截面为圆形为例，当本发明的连接头1处于竖直状态时，光斑如图7所示，说明已调整到位，可以开始进行测量。如图8所示，光斑上部缺失，则需要将光斑上侧对应的测绘支架的支撑腿降低，或者将光斑下侧对应的测绘支架的支撑腿升高。如图9所示，光斑左侧缺失，则需要将光斑左侧对应的测绘支架的支撑腿降低，或者将光斑右侧对应的测绘支架的支撑腿升高。在水泥地、平整的沙地上使用时，光斑可直接打在地面上，而在草地等处使用时，可在重锤块2下方放一张纸，使光斑打在纸上。本发明在进行调整时，测绘人员通过观察重锤块2下方的光斑对支撑腿进行调整，无需频繁的弯腰起身，使用非常方便，尤其适合安装在较高的测绘支架上进行使用。同时，打点光束发射器4发射的光束经过放大后，在重锤块2下方形成一个光斑，由于经过凹透镜9放大和凸透镜10导向，光斑的面积较大。和传统的圆盘水准器相比，更加的便于观察。尤其是在光线较差的傍晚、夜晚等使用环境下，更加的便于观察。另外，本发明结构简单，能够与目前市面上的各种测绘支架组合使用，通用性极强。

为了对凹透镜9、凸透镜10、透光玻璃17和打点光束发射器4进行保护，最好是所述通孔3和光通道8的开口处均适配有橡胶堵块16。所述橡胶堵块16如图5所示，在本发明使用完毕后，利用橡胶堵块16将通孔3和光通道8的开口处塞住。进一步，为了更加便于观察，更好的做法是，所述光通道8的下段还设置有透光玻璃17，所述透光玻璃17的中心设置有十字中心线。结合图7-9所示，十字中心线在光斑上形成投影，更加便于工作人员观察，当十字中心线的投影位于光斑中央时，说明调整到位，否则还需再进行调整。另外，还可以在所述光通道8上段的内壁上设置有光吸收涂层。通过光吸收涂层对照射在内壁上的光束进行吸收，减少光反射的发生，从而在自然光照强烈时，使光斑的轮廓更加的清晰和明显。通常光吸收涂层可以是表面具有一定粗糙度的黑色涂层。当然，为了进一步提高光的吸收率，更好的做法还可以是，所述光吸收涂层由如下重量份的原料制成：二氧化硅：50-60％,钛白粉：8-10％，桐油:5-8％，石墨粉：8-10％，氧化铜：5-8％，纯酒精：10-20％。

所述光吸收涂层由如下方法制成：

(1)按重量份称取二氧化硅、钛白粉、桐油、石墨粉、氧化铜，将各组分混合后倒入球磨机内球磨混合，球磨时长不小于4个小时；

(2)将步骤(1)得到的混合物放入烘箱内加热到120±10℃，保温1个小时；

(3)再将混合物与酒精在搅拌机内进行混合，以200转/分钟的速度搅拌20分钟，得到光吸收涂料；

(4)将步骤(3)所得的光吸收涂料均匀涂抹在光通道上段的内壁上即得光吸收涂层。

通过上述方法生产3份光吸收涂层，分别作为实施例一、二和三，下面将结合实施例对本发明所述的光吸收涂层作进一步的阐述。通过分光光度计对本发明实施例一、实施例二、实施例三及对比例一(采用公开号为CN103059611A的专利文件所公开的技术方案)的光吸收涂料进行光吸收率检测，检测结果如下表所示：

组分含量

二氧化硅

钛白粉

桐油

石墨粉

氧化铜

纯酒精

光吸收率

实施例一

55％

10％

5％

10％

8％

12％

98％

实施例二

50％

9％

7％

9％

6％

19％

97％

实施例三

60％

8％

8％

8％

5％

11％

97％

对比例

30％

30％

0％

4％

0％

20％

82％

本发明所述的光吸收涂料制作成本低、工序简单，且由上表可知其光吸收率远远高于常规的光吸收涂料。非常适合涂覆在本发明光通道8上段的内壁上，从而降低干扰。使成像更加的清楚、清晰。

Claims (9)

1.一种新型光学水准器，其特征在于：包括连接头(1)和重锤块(2)，所述连接头(1)通过连接组件与测绘支架连接；所述连接头(1)由同轴设置的呈圆盘状的上段和呈圆柱形的下段构成；连接头(1)下段的内部沿轴向设置通孔(3)，所述通孔(3)内设置打点光束发射器(4)，所述打点光束发射器(4)的发射方向与通孔(3)的轴向一致；所述连接头(1)下段的下端设置三个第一连接件(5)，所述第一连接件(5)绕通孔(3)的口部呈环形均匀分布；

所述重锤块(2)呈圆柱形且上表面设置三个绕重锤块(2)中心呈环形均匀分布的第二连接件(6)，所述三个第一连接件(5)和三个第二连接件(6)通过三根拉绳(7)相互连接；所述重锤块(2)的中心沿轴向设置贯穿重锤块(2)的上小下大的光通道(8)，所述光通道(8)上段的形状和尺寸与打点光束发射器(4)发射的光束相配合；光通道(8)上段的下端设置凹透镜(9)，光通道(8)下段设置凸透镜(10)；所述打点光束发射器(4)发射的集束光依次经凹透镜(9)放大和凸透镜(10)导向后可在重锤块(2)下方形成放大的光斑。

2.根据权利要求1所述的新型光学水准器,其特征在于：所述连接组件包括设置在连接头(1)上表面中心的螺纹柱(11)及设置在测绘支架上的与螺纹柱(11)相适配的螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的新型光学水准器,其特征在于：所述连接组件包括外套管(12)、压紧环(13)及橡胶卡环(14)，所述外套管(12)的轴线与连接头(1)的轴线平行且与连接头(1)上段的一侧固接，所述外套管(12)套设在测绘支架的对中杆(15)外且对中杆(15)和外套管(12)之间设置橡胶卡环(14)，所述橡胶卡环(14)的厚度由上至下逐渐变小；所述外套管(12)外套设压紧环(13)，所述压紧环(13)的下部与外套管(12)的上部螺纹配合，压紧环(13)上部朝对中杆(15)方向弯折且抵压在橡胶卡环(14)上。

4.根据权利要求1所述的新型光学水准器,其特征在于：所述通孔 (3)和光通道(8)的开口处均适配有橡胶堵块(16)。

5.根据权利要求1所述的新型光学水准器，其特征在于：所述光通道(8)的下段还设置有透光玻璃(17)，所述透光玻璃(17)的中心设置有十字中心线。

6.根据权利要求1所述的新型光学水准器，其特征在于：两个所述 第一连接件(5)之间的距离与拉绳(7)长度的比例小于1:50。

7.根据权利要求1所述的新型光学水准器，其特征在于：所述第一连接件(5)和第二连接件(6)为卡壳，所述拉绳(7)的两端分别设置与卡壳相配合的球头。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的新型光学水准器，其特征在于：所述光通道(8)上段的内壁上设置有光吸收涂层。

9.根据权利要求8所述的新型光学水准器，其特征在于：所述光吸收涂层由如下重量份的原料制成：二氧化硅：50-60％,钛白粉：8-10％，桐油:5-8％，石墨粉：8-10％，氧化铜：5-8％，纯酒精：10-20％。